[发明专利]一种单细胞细胞膜张力的高通量测量装置及方法

说明书

本发明公开一种单细胞细胞膜张力的高通量测量装置及方法，所述装置包括：微流控芯片模块、压力控制模块、多通道图像采集模块、数据分析与处理模块；所述微流控芯片模块用于进行细胞分离，提供多通道的单细胞测量环境；所述压力控制模块用于提供负压，通过所述负压驱动细胞运动；所述多通道图像采集模块用于采集细胞图像；所述数据分析与处理模块用于对所述多通道图像采集模块采集的图像进行处理，得到细胞的形变；并基于细胞形变与所述压力控制模块提供的负压的压强，采用单细胞细胞膜张力等效力学模型获取细胞膜的张力。本发明能够有效实现单细胞细胞膜张力的高通量测量。

技术领域

本发明涉及细胞膜张力测量技术领域，特别是涉及一种单细胞细胞膜张力的高通量测量装置及方法。

背景技术

细胞是生命体的基本结构与功能单位，在生命体的生命活动过程当中，不断伴随着细胞的增殖、迁移、侵袭与分化。自1665年英国科学家Robert.Hooke发现细胞以来，人类对于细胞的研究就从未停止。可以说，细胞的状态直接或间接地反映了生命体的状态。

然而，之前的细胞研究方法主要针对群体细胞，其结果是细胞群体的平均结果，这样的结果往往会掩盖细胞间存在的差异。在很多情况下，在单细胞分辨率下得到的数据能更真实地反映细胞状态与细胞间差异。

作为单细胞分析的一项重要内容，细胞膜张力能够反映细胞的功能状态。细胞的生命活动往往伴随着细胞膜骨架、细胞膜结构的变化，而这些结构的变化能够表现为细胞膜张力的变化。如肺肿瘤细胞在癌变过程中会发生细胞膜张力的变化，原因在于细胞癌变过程中伴随着细胞骨架和细胞膜蛋白的变化；又如不同转移潜能的肝癌细胞的细胞膜张力呈现出差异性；处于有丝分裂不同阶段的细胞的表皮张力也呈现出差异性。

单细胞体积小、样本量极大，面对如此之大的样本量，单细胞细胞膜张力的高通量检测对于实际应用场景具有极其重要的意义。常规细胞膜表皮张力的检测方法主要有微吸管与原子力显微镜。在原子力显微镜中，悬臂尖端的探针对细胞表面施加力，激光束位移用于得到探针的形变，将探针形变结合模型从而得到单细胞的细胞膜张力参数。在微吸管法中，负压吸引细胞进入毛细管当中，通过显微成像与图像分析技术分析细胞进入毛细管的形变过程，再结合力学模型到细胞膜张力参数。这些方法成功得到了单细胞的细胞膜张力参数，但由于操作过程繁复，他们的测量通量低，仅能够得到数个细胞的结果，无法满足实际的应用需求。微流控技术是指在微观尺度下对少量流体进行操作、控制的技术，由于其特征尺寸与细胞尺寸接近，非常适合于单细胞检测。近年来，在微流控技术的推动下，单细胞检测实现了检测通量的提升，但高通量的单细胞表皮张力的检测方法尚未出现。

因此，目前亟需一种高通量的单细胞表皮张力检测装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种单细胞细胞膜张力的高通量测量装置及方法，以解决现有技术中存在的技术问题，能够有效实现单细胞细胞膜张力的高通量测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种单细胞细胞膜张力的高通量测量装置，包括：微流控芯片模块、压力控制模块、多通道图像采集模块、数据分析与处理模块；所述微流控芯片模块分别与所述压力控制模块、多通道图像采集模块连接，所述多通道图像采集模块与所述数据分析与处理模块连接；

所述微流控芯片模块用于进行细胞分离，提供多通道的单细胞测量环境；

所述压力控制模块用于提供负压，通过所述负压驱动细胞运动；

所述多通道图像采集模块用于采集细胞图像；

所述数据分析与处理模块用于对所述多通道图像采集模块采集的图像进行处理，得到细胞的形变；并基于细胞形变与所述压力控制模块提供的负压的压强，采用单细胞细胞膜张力等效力学模型获取细胞膜的张力。